KR20010033651A

KR20010033651A - Electromagnetic wave transmitter/receiver

Info

Publication number: KR20010033651A
Application number: KR1020007007171A
Authority: KR
Inventors: 알리 로지
Original assignee: 브릭크만 게오르그; 톰슨 멀티미디어
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2001-04-25
Also published as: FR2773271B1; JP2002501315A; FR2773271A1; ID27106A; US6362788B1; CN1114244C; EP1044482A1; KR100592422B1; CN1285966A; WO1999035711A1

Abstract

본 발명은 바디(18)를 포함하는 전자파 송신기/수신기 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 전자파를 수신하기 위해 마이크로스트립 구조를 갖는 제 1의 n 방사 요소(30₁, 30₂, 30₃, 30₄) 어레이(a first array of n radiating elements)를 포함하는 상기 바디(18)에 결합된 수신 플레이트(16)와, 전자파를 송신하기 위해 방사 축을 한정하는 길이방사를 갖고, 길이방향 방사 수단(19, 20, 22, 23)을 여기시키기 위한 여기 수단(excitation means)(24)을 포함하는 전자파 송신 수단(19, 20, 22, 23, 24)과의 조합을 포함하되, 상기 방사 수단은 상기 바디(18)에서 거의 일정한 단면으로 이루어지고, 주위에 상기 방사 요소(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)가 대칭적으로 배치된 원형 애퍼추어에서 수신 플레이트(16)와 수직으로 교차하고, 상기 수신 및 송신 수단은 상기 수단들의 각 위상 중심이 이른바 집속 영역에 거의 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 특히 위성 원격통신의 환경에서 지국과 주택 사이에, 또는 위성과 주택 사이에 교환되는 마이크로파 주파수 송신 분야에 적용될 수 있다.The invention relates to an electromagnetic wave transmitter / receiver device comprising a body (18), said device comprising: a first n radiating element (30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30) having a microstrip structure for receiving electromagnetic waves; ₄ ) a longitudinally radiating means (19) having a receiving plate (16) coupled to said body (18) comprising an array of first radiating elements and a longitudinal radiation defining a radiation axis for transmitting electromagnetic waves. And combinations with electromagnetic wave transmission means (19, 20, 22, 23, 24) comprising excitation means (24) to excite (20, 22, 23), said radiating means being said body At a cross section perpendicular to the receiving plate 16 in a circular aperture having a substantially constant cross section at 18 and with the radiating elements 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ symmetrically arranged around it, In the receiving and transmitting means, the center of each phase of the means is so-called focusing. It is characterized in that it is disposed almost in the area. The invention is particularly applicable to the field of microwave frequency transmission exchanged between stations and homes or between satellites and homes in the environment of satellite telecommunications.

Description

Electromagnetic wave transmitter / receiver {ELECTROMAGNETIC WAVE TRANSMITTER / RECEIVER}

대화형 무선 원격통신 서비스는 빠르게 발전하고 있다. 이러한 서비스는 전화기, 팩스, 텔레비전, 특히 디지털 텔레비전, "멀티미디어" 분야 및 인터넷 어레이에 관한 것이다. 이러한 대부분의 방송용 서비스를 위한 설비장치는 적당한 비용으로 운용될 수 있어야 한다. 이와 동일한 설비장치는 특별히 원격통신 위성을 통해 서버와 가장 자주 통신을 해야 하는 사용자의 수신기/송신기에 적용된다. 일반적으로, 이러한 통신은 극초단파 영역에서 수행된다. 일예로, 수신을 위해서 3.7 GHz로부터 4.2 GHz(확장된 C 대역에서는 3.4 GHz 내지 4.2 GHz)까지의 C 대역이 사용되고 송신을 위해서 6.4 GHz로부터 6.7 GHz까지의 C 대역이 사용된다.Interactive wireless telecommunication services are developing rapidly. Such services relate to telephones, fax machines, televisions, in particular digital television, the "multimedia" field and the Internet arrays. Equipment for most of these broadcasting services should be able to operate at a reasonable cost. This same equipment is particularly applicable to receivers / transmitters of users who need to communicate with the server most often via telecommunication satellites. In general, such communication is performed in the microwave region. In one example, the C band from 3.7 GHz to 4.2 GHz (3.4 GHz to 4.2 GHz in the extended C band) is used for reception and the C band from 6.4 GHz to 6.7 GHz is used for transmission.

이러한 주파수 영역에서, 일반적으로 도파관 수신기와 도파관 송신기를 사용하는 것이 가능한데, 상기 두 도파관은 분리되어 있다.In this frequency domain, it is generally possible to use a waveguide receiver and a waveguide transmitter, the two waveguides being separate.

이러한 기술의 구현은, 사용자로부터 기지국으로의 리턴 링크(return link)가 정보 유통이나 사용자 명령이 서비스 소스에 전달되도록 보장되어야 하는 경우{일예로, 시청각 프로그래밍이나 시청 후 요금지불(pay per view) 분야}에는 비용이 많이 든다. 그러므로 상기 구현 장치는 고가이다. 또한, 상기 구현 장치의 무게와 크기는 개인이 사용하기에는 알맞지 않다.Implementations of this technique may be useful if the return link from the user to the base station must be guaranteed to allow information distribution or user commands to be delivered to the service source (for example, in audiovisual programming or pay per view). } Is expensive. Therefore, the implementation device is expensive. In addition, the weight and size of the implementation device is not suitable for personal use.

문헌{키폴라(Cipolla)등에 의한 US 5,041,840}은 호온(horn)을 여기(exciting)시키기 위한 두 개의 동축 도파관을 구비한 장치를 기술하는데, 상기 호온의 방사 애퍼추어(aperture)는 방사 패치 어레이와 동일 평면상에 존재한다. 상기 방사 패치 어레이는 호온과 동일한 위상 중심을 갖는다. 따라서, 상기 장치의 송신 및 수신 방향은 일치될 수 있다.US Pat. No. 5,041,840 to Cippola et al. Describes a device having two coaxial waveguides for excitation of a horn, wherein the horn's radiation aperture comprises It is on the same plane. The radiation patch array has the same phase center as the horn. Thus, the transmission and reception directions of the device can be matched.

그러나, 방사 패치 어레이와 방사 애퍼추어를 포함하는 유닛은 어레이 평면에서 너무 큰 영역을 차지한다. 이러한 크기에 관한 문제는 해결되지 않고 있다.However, the unit comprising the spin patch array and the spin aperture occupies too much area in the array plane. This size problem is not solved.

본 발명은 전자파의 수신/송신을 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for receiving / transmitting electromagnetic waves.

도 1은 본 발명에 따른 위성 수신/송신 시스템의 일 실시예에 사용되는 사용자 채널 업링크 채널이나 다운링크 채널의 기본적인 설계를 나타내는 도면.1 illustrates the basic design of a user channel uplink channel or downlink channel for use in one embodiment of a satellite reception / transmission system in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예인 도 3a의 A-A 라인에 따른 수직 단면도.FIG. 2 is a vertical sectional view along line A-A of FIG. 3A, which is an embodiment of the device according to the present invention;

도 3a는 본 발명에 따른 수신 회로 보드의 일 실시예인 도 2의 B-B 라인에 따른 상단도면.3A is a top view of the B-B line of FIG. 2, which is an embodiment of a receiving circuit board in accordance with the present invention.

도 3b는 본 발명에 따른 보조 회로 보드의 일 실시예인 도 2의 C-C 라인에 따른 하단도면.3B is a bottom view of the C-C line of FIG. 2, which is an embodiment of an auxiliary circuit board in accordance with the present invention.

도 3c는 도 2의 D 영역에 대한 확대도면.3C is an enlarged view of a region D of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 변형(variant)에 대한 투시도.4 is a perspective view of a variant of the present invention.

도 5는 도 2의 실시예에 대한 변형도.5 is a variant of the embodiment of FIG.

본 발명은 앞서 설명된 단점을 개선시킨다.The present invention ameliorates the disadvantages described above.

이러한 목적을 위해서, 본 발명의 주제(subject)는 바디(body)를 포함하는 전자파 수신/송신 장치에 있고, 상기 장치는,For this purpose, the subject of the invention is an electromagnetic wave receiving / transmitting device comprising a body, the device comprising:

- 제 1 주파수 대역에서 전자파를 수신하기 위해, 마이크로스트립 구조를 갖는 제 1의 n 방사 요소 어레이(a first array of n radiating elements)를 포함하면서 바디에 결합된 수신 회로 보드와,A receiving circuit board coupled to the body, comprising a first array of n radiating elements having a microstrip structure for receiving electromagnetic waves in a first frequency band,

- 제 2 주파수 대역에서 전자파를 송신하기 위해 방사 축을 한정하는 길이방향 방사를 갖고, 길이방향 방사 수단을 여기시키기 위한 여기 수단을 포함하는 전자파 송신 수단과의 조합을 특징으로 하되,Characterized by a combination with electromagnetic wave transmission means having longitudinal radiation defining a radiation axis for transmitting electromagnetic waves in a second frequency band and comprising excitation means for exciting the longitudinal radiation means,

상기 송신 수단은 바디에서 거의 일정한 단면으로 이루어지고, 상기 방사 요소가 주위에 대칭적으로 배치된 원형 애퍼추어에서 수신 회로 보드와 수직으로 교차하고,The transmitting means having a substantially constant cross section in the body, and the radiating element intersects perpendicularly with the receiving circuit board in a circular aperture symmetrically arranged around it,

상기 수신 및 송신 수단은 상기 수단들의 각 위상 중심이 이른바 집속 영역에 거의 위치하도록 하기 위해 장착된다.The receiving and transmitting means are mounted so that each phase center of the means is located almost in the so-called focusing area.

이러한 하이브리드 장치(즉, 도파관 기술과 마이크로스트립 기술을 이용한)는 적당한 비용으로 실행될 수 있다. 상기 하이브리드 장치의 크기와 무게는 감소된다. 송신 신호와 수신 신호 사이의 양호한 분리(excellent isolation)가 획득된다. 또한, 길이방향 방사 수단을 사용함으로써 송신을 위해 넓은 주파수 대역을 갖는 장점을 갖는다. 무엇보다도, 일정한 단면을 갖는 이러한 길이방향 방사 수단의 사용은 수신 회로 기판 평면에서 이러한 수단이 차지하는 영역이 호온에 견주어서 제한되도록 하여, 가능한 한 가까운 주파수 대역으로 수신 및 송신을 하고 또한 방사 요소들이 서로 더 가깝게 이동되도록 함으로써, 방사 요소들의 수(n)를 감소시킨다는 것이 주시되어야 한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 장치는, 본 출원서의 말미에 보여진 것처럼, 3 또는 그 보다 적은 수의 각 송신 대역 중앙 주파수와 수신 대역 중앙 주파수간의 비율이 획득될 수 있도록 한다.Such hybrid devices (ie, using waveguide technology and microstrip technology) can be implemented at a reasonable cost. The size and weight of the hybrid device is reduced. Good isolation between the transmitted and received signals is obtained. In addition, the use of longitudinal radiating means has the advantage of having a wide frequency band for transmission. First of all, the use of such longitudinal radiating means having a constant cross section allows the area occupied by these means in the receiving circuit board plane to be limited in comparison with the horn so that the receiving and transmitting in the frequency bands as close as possible and also the radiating elements It should be noted that by moving closer, it reduces the number n of radiating elements. In general, the apparatus according to the present invention allows a ratio between three or less of each transmit band center frequency and receive band center frequency to be obtained as shown at the end of the present application.

일 실시예에 따라, 집속 영역은 장치의 위상 중심을 형성하는 점으로 감소된다.According to one embodiment, the focusing area is reduced to the point forming the phase center of the device.

유리하게, 방사 수단은 축이 송신 방사 축과 일치하는 길이방향 방사를 갖는 유전체 로드를 포함한다.Advantageously, the radiating means comprise a dielectric rod having longitudinal radiation whose axis coincides with the transmission radiating axis.

일 실시예에 따라, 여기 수단은 도파관을 포함한다.According to one embodiment, the excitation means comprises a waveguide.

일 실시예에 따라, 상기 방사 수단은 일련의 선회(turn)를 갖는 나선형 장치를 포함한다.According to one embodiment, the radiating means comprises a helical device having a series of turns.

이 경우에, 여기 수단은 동축 라인(coaxial line)으로 묘사될 수 있다.In this case, the excitation means can be depicted as a coaxial line.

일 실시예에 따라, n은 4이다.According to one embodiment, n is four.

일 실시예에 따라, 유전체 로드는 원뿔 형태의 첨단(conical end)을 갖는 실린더 형태를 갖는다.According to one embodiment, the dielectric rod has a cylindrical shape with a conical end.

일 실시예에 따라, 여기 수단은 전자파를 송신하기 위해 바디 내에 있는 상기 여기 수단에 일직선으로 장착된 마이크로스트립 송신 회로 보드에 연결된다.According to one embodiment, the excitation means is connected to a microstrip transmission circuit board mounted in a straight line to the excitation means in the body for transmitting electromagnetic waves.

일 실시예에 따라, 본 발명에 따른 장치는 송신 회로 보드 상에 배치되어 서로에 대해 직각을 이루고 직교 편파(orthogonally polarized waves)를 송신할 수 있는 한 쌍의 프로브(probe)를 구비한다.According to one embodiment, the device according to the invention has a pair of probes arranged on a transmission circuit board and capable of transmitting orthogonally polarized waves at right angles to one another.

일 실시예에 따라, 마이크로스트립 송신 회로 보드는 주파수 변환 회로를 구비한다.According to one embodiment, the microstrip transmission circuit board has a frequency conversion circuit.

일 실시예에 따라, 마이크로스트립 수신 회로 보드는 주파수 변환 회로를 구비한다.According to one embodiment, the microstrip receiving circuit board has a frequency conversion circuit.

일 실시예에 따라, 본 발명에 따른 장치는 수신 회로 보드 및/또는 송신 회로 보드에 결합된 적어도 주파수 변환 회로부를 갖는 중간 회로 보드를 구비한다.According to one embodiment, the apparatus according to the invention comprises an intermediate circuit board having at least frequency conversion circuitry coupled to the receiving circuit board and / or the transmitting circuit board.

일 실시예에 따라, 보조 회로 보드는 상기 수신 회로 보드와 평행한 방식으로 결합되고, 상기 제 1 어레이의 다수의 각 방사 요소 맞은 편에 다수의 방사 요소를 포함하며, 상기 제 1 어레이의 공진 주파수에 가까운 공진 주파수를 포함하는 제 2 어레이를 구비함으로서, 서로 맞은 편에 있는 방사 요소 어레이 쌍이 확장된 대역폭을 갖는 단일 어레이와 동일하도록 한다.According to one embodiment, an auxiliary circuit board is coupled in a parallel manner with the receiving circuit board and includes a plurality of radiating elements opposite a plurality of respective radiating elements of the first array, the resonant frequency of the first array. By having a second array comprising a resonant frequency close to, the pair of radiating element arrays opposite each other is identical to a single array with extended bandwidth.

일 실시예에 따라, 도파관은 송신된 유도 전파 파장(λ_GT)의 1/4과 동일한 길이의 1/4 파장(λ_GT/4) 공동(cavity)에 의해 폐쇄된다.According to one embodiment, the waveguide is closed by a quarter wavelength (λ _GT / 4) cavity of length equal to one quarter of the transmitted induced propagation wavelength (λ _GT ).

또한 본 발명의 주제는 전파를 집속하기 위한 수단을 구비하는 전자파 수신/송신 시스템으로, 상기 전자파 수신/송신 시스템이 본 발명에 따른 장치에 적합한 것을 특징으로 한다.The subject of the invention is also an electromagnetic wave receiving / transmitting system having means for converging radio waves, characterized in that the electromagnetic wave receiving / transmitting system is suitable for the apparatus according to the present invention.

유리하게, 상기 집속 수단은 바람직하게 파라볼릭(parabolic) 형태인 반사기를 구비하고, 상기 장치는 집속 영역이 상기 반사기의 초점과 거의 일치하는 방식으로 장착되고, 따라서, 상기 장치는 시스템의 프라이머리 소스(primary source)로서 동작한다.Advantageously, said focusing means is provided with a reflector, preferably in parabolic form, and said device is mounted in such a way that the focusing area is nearly coincident with the focus of said reflector, so that said device is a primary source of the system. It acts as a primary source.

추가적인 장점은 상기 집속 수단이 전자석 렌즈를 구비한다는 것과, 상기 장치가 상기 집속 영역이 전자석 렌즈의 초점과 거의 일치하는 방식으로 배치되고, 따라서 상기 장치가 시스템의 프라이머리 소스(primary source)로서 동작한다는 것이다.A further advantage is that the focusing means comprises an electromagnet lens, and that the device is arranged in such a way that the focusing area is almost in line with the focal point of the electromagnet lens, so that the device acts as a primary source of the system. will be.

본 발명의 다른 특성과 장점은, 첨부된 도면을 참조하여, 제한되지 않은 예를 통해 이루어진 이후의 실시예에 대한 설명으로부터 드러난다.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of the embodiments made through a non-limiting example with reference to the accompanying drawings.

설명을 간단히 하기 위해서, 동일한 참조번호가 다른 도면에서 동일한 기능을 실행하는 요소를 나타내기 위해 사용될 것이다. 본 발명의 응용에서, 전체 유닛(가이드, 유전체)은 가이드로서 더욱 간단히 지칭될 수 있다는 것을 언급할 가치가 있다.For simplicity of explanation, the same reference numerals will be used to denote elements that perform the same functions in different drawings. It is worth mentioning that in the application of the invention, the entire unit (guide, dielectric) can be referred to more simply as a guide.

도 1은 본 발명에 따른 위성 수신/송신 시스템에 사용되는 다운링크 채널의 기본적인 설계를 나타낸다.1 shows a basic design of a downlink channel used in a satellite reception / transmission system according to the present invention.

일반적으로, 본 발명에 따른 수신/송신 시스템으로부터 분배된 정보는 특히 위성, 레코딩 스튜디오, 배선 네트워크(hardwired network)로부터 발신되거나, 또는 당업자에게 잘 알려진 MMDS(Multipoint Multichannel Distribution System), LMDS(Local Multipoint Distribution System) 또는 MVDS(Multipoint Video Distribution System) 시스템의 프레임워크 내에서 교환될 수 있다. 도 1에 도시된 본 실시예에서, 고찰된 프레임워크는 양방향성 위성-사용자-위성 링크의 프레임워크이다. 이 응용에 있어서, 위성(1)은 가용적인 정보 아이템 및 프로그램(2)을 사용자에게 보낸다. 이러한 정보 아이템 및 프로그램(2)은 일예로 집(4)의 지붕에 배치된 작은-직경 안테나(3)를 구비한 수신-송신 시스템을 경유하여 각각의 사용자에게 픽업(picked up)된다. 안테나(3)는 수신된 에너지가 상기 안테나의 초점에 집속되도록 설계된 반사기(5)를 구비하고, 프라이머리 소스(primary source)(6)가 상기 초점에 근접하여 장착되어 상기 에너지를 픽업하고 방사함으로써 상기 에너지는 교환되는데, 상기 안테나는 명확성을 위해 미도시된 주파수 변환 장치를 구비한다. 이러한 변환기는 위성을 통해 수신된 신호를 중간 주파수로 변환하고, 일예로 동축케이블(8)과 같은 링크 수단을 경유하여 상기 변환된 신호들을 집(4)의 내부에 배치된 내부 유닛(9)에 송신하는데, 상기 내부 유닛은 일예로 텔레비전 수상기(11)와 같이 상기 송신된 정보를 사용하는 수단에 연결된 디코더/코더(10)를 포함한다. 물론, 다층식 건물에 대해서, 이러한 안테나(3)는 그 크기가 작기 때문에 층의 발코니 근처에 배치될 수 있다. 또한, 이러한 변형에 있어서, 수신/송신용 안테나는 다층식 건물의 꼭대기에 위치될 수 있고, 신호를 여러 층에 무선으로 분배하기 위해서 더 높은 주파수(40 GHz에 가까운 주파수 대역)로 변환하기 위한 제 1 변환기에 적합할 수 있다. 다음으로, 안테나(3)는 신호를 수집한 후 분배하는 역할을 하고, 제 2 주파수 변환기는 상기 신호를 중간 주파수로 변환하는 기능을 한다.In general, the information distributed from the reception / transmission system according to the present invention is particularly transmitted from satellites, recording studios, hardwired networks, or is well known to those skilled in the art, Multipoint Multichannel Distribution System (MMDS), Local Multipoint Distribution (LMDS). It can be exchanged within the framework of a System or Multipoint Video Distribution System (MVDS) system. In this embodiment shown in Figure 1, the framework considered is a framework of bidirectional satellite-user-satellite links. In this application, the satellite 1 sends available information items and programs 2 to the user. This information item and program 2 are picked up to each user via a receive-transmission system with a small-diameter antenna 3 arranged, for example, on the roof of the house 4. The antenna 3 has a reflector 5 designed to focus the received energy on the focal point of the antenna, and a primary source 6 is mounted close to the focal point to pick up and radiate the energy. The energy is exchanged, the antenna having a frequency converter not shown for clarity. Such a converter converts the signal received via the satellite to an intermediate frequency, and for example converts the converted signals into an internal unit 9 arranged inside the house 4 via a link means such as a coaxial cable 8. In transmitting, the internal unit comprises a decoder / coder 10 connected to means for using the transmitted information, for example as a television receiver 11. Of course, for a multi-storey building, this antenna 3 can be arranged near the balcony of the floor because of its small size. In addition, in this variant, the receiving / transmitting antenna can be located on top of a multi-story building and provided for converting the signal to a higher frequency (frequency band close to 40 GHz) for wireless distribution of the signal to several floors. 1 may be suitable for the transducer. Next, the antenna 3 collects and distributes the signal, and the second frequency converter converts the signal to an intermediate frequency.

본 발명에 있어서, 상기 안테나(3)는 다운링크(12)나 업링크(12)를 위해 또한 사용된다. 따라서, 사용자는, 일예로 원격 제어를 통해, 대화식 서비스에 응답할 수 있다. 정보 아이템은 코딩된 후에 케이블(8)을 통해 고-주파수 변환기로 송신되는데, 상기 고-주파수 변환기는 정보 아이템을 더 높은 송신 주파수 대역으로 변환한다. "사용자" 업링크(12)는 리턴 데이터(return data)를 위성(1)에 송신함으로써, 상기 위성은 특히 후속 처리를 위해서 사용자에 의해 재송신용으로 송신된 데이터의 수집기(collector) 및 집중기(centralizer)의 기능을 한다. 그러므로, 기술된 실시예는 프라이머리 소스(primary source)(6)가 송신 및 수신에 대해 동일한 방향으로 향하는 수신/송신 시스템을 설명한다. 또한, 본 발명의 이러한 실시예에 대한 변형에 있어서, 만약 정보 아이템이 송신기/수신기(14)를 통해 지구국(13)(일예로 MMDS 지국)에 의해 보내진다면, 리턴 데이터가 송신기/수신기에 송신된다. 따라서, 이러한 두 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 수신/송신 시스템은 프라이머리 소스(primary source)(6)를 구비해야 하는데, 상기 프라이머리 소스(primary source)의 수신용 안테나와 송신용 안테나는 그것들의 각 방사 패턴이 동일한 방향으로 극대화되도록 한다.In the present invention, the antenna 3 is also used for the downlink 12 or the uplink 12. Thus, the user can respond to the interactive service, for example via remote control. The information item is coded and then transmitted via cable 8 to a high-frequency converter, which converts the information item to a higher transmission frequency band. The " user " uplink 12 transmits return data to the satellite 1, whereby the satellite is a collector and concentrator of data transmitted for retransmission by the user, in particular for subsequent processing. function as a centralizer. Therefore, the described embodiment describes a reception / transmission system in which the primary source 6 is directed in the same direction for transmission and reception. Further, in a variation on this embodiment of the present invention, if the information item is sent by the earth station 13 (eg MMDS station) via the transmitter / receiver 14, the return data is sent to the transmitter / receiver. . Therefore, in these two embodiments, the receiving / transmitting system according to the present invention should have a primary source 6, wherein the receiving antenna and the transmitting antenna of the primary source are Their respective radiation patterns are maximized in the same direction.

본 발명의 다른 변형에 따라, 정보 아이템(2)은 일예로 위성(1)으로부터 올 수 있고 리턴 데이터가 MMDS 지구국(13)에 송신될 수 있다. 이러한 다운링크가 도 2에서 점선으로 도시되어 있다. 요즘에는, 본 발명에 따른 시스템이 서로 다른 두 방향을 향하는 하나의 수신용 안테나와 하나의 송신용 안테나를 포함하여야 하는데, 이것은 두 안테나들 중 적어도 하나의 안테나가 초점에서 벗어나야 한다는 것을 의미한다.According to another variant of the invention, the information item 2 may come from the satellite 1 as an example and the return data may be sent to the MMDS earth station 13. This downlink is shown in phantom in FIG. 2. Nowadays, the system according to the present invention should include one receiving antenna and one transmitting antenna facing two different directions, which means that at least one of the two antennas must be out of focus.

적도부근 지역에서 비에 의해 야기된 상당한 신호 감쇠가 Ku 대역에서 나타난다면, C 대역을 사용하는 것이 가능하다. 요즘, 업링크(12)는 6.4 GHz 내지 6.7 GHz의 주파수 대역에서 동작하고, 반면에 위성(1)을 통해 송신된 정보를 안테나(3)를 경유하여 수신하기 위한 채널을 나타내는 다운링크(2)는 3.7 GHz 내지 4.2 GHz의 주파수 대역에서 동작한다. 그래서 새로운 서비스가 지원될 수 있도록 하기 위해, 다운링크(2)가 3.4 GHz 내지 4.2 GHz 주파수 대역에서 동작하는 확장된 대역(C)이 또한 사용될 수 있다.If significant signal attenuation caused by rain in the equatorial region appears in the Ku band, it is possible to use the C band. Nowadays, the uplink 12 operates in the frequency band of 6.4 GHz to 6.7 GHz, while the downlink 2 represents a channel for receiving information transmitted via the satellite 1 via the antenna 3. Operates in the frequency band of 3.7 GHz to 4.2 GHz. Thus, in order for the new service to be supported, an extended band C in which the downlink 2 operates in the 3.4 GHz to 4.2 GHz frequency band can also be used.

업링크(12)를 통해 송신된 데이터는 유료 텔레비전이나, 또는 더욱 일반적인 대화식 텔레비전에 대한 데이터일 수 있고, 상기 대화식 텔레비전은 사용자에게 영화, 대화식 게임, 텔레비전을 통한 구매 및 소프트웨어 다운로딩으로의 접속뿐만 아니라 데이터베이스 자문, 예약 등으로의 접속을 제공한다.The data transmitted via the uplink 12 may be data for pay television or, more generally, for interactive television, which may be directed to the user for movies, interactive games, purchases via television and access to software downloading. It also provides access to database advice, reservations, and more.

도 2는 본 발명에 따른 장치(15)의 일 실시예인 도 3a의 A-A 라인에 따른 수직 단면도를 나타내고, 여기에는 수신 회로 보드(16), 송신 회로 보드(27) 및 보조 회로 보드(17)가 제공된다. 도 3a는 본 발명에 따른 수신 회로 보드(16)의 실시예인 도 2의 B-B 라인에 따른 상단도면을 나타내고, 도 3b는 보조 회로 보드(17)의 실시예인 도 2의 C-C 라인에 따른 하단도면을 나타내며, 도 3c는 수신 회로 보드(16)와 보조 회로 보드(17)의 여러 소자에 대한 상세한 구조를 나타내는 도 2의 D 영역에 대한 확대도면을 나타내고 있다. 도 4는 도 2와 도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 변형된 실시예에 대한 투시도를 나타낸다.FIG. 2 shows a vertical cross-sectional view along the AA line of FIG. 3A, which is one embodiment of the device 15 according to the invention, wherein the receiving circuit board 16, the transmitting circuit board 27 and the auxiliary circuit board 17 are shown. Is provided. 3A shows a top view along line BB of FIG. 2, which is an embodiment of a receiving circuit board 16 in accordance with the present invention, and FIG. 3B shows a bottom view along line CC of FIG. 2, which is an embodiment of an auxiliary circuit board 17. 3C shows an enlarged view of the area D of FIG. 2 showing the detailed structure of the various elements of the receiving circuit board 16 and the auxiliary circuit board 17. 4 shows a perspective view of a modified embodiment of the invention shown in FIGS. 2 and 3A-3C.

도 2와 도 3a 내지 도 3c에 도시된 실시예에 따라, 장치(15)는 전도성 물질로 이루어진 평행육면체 형태의 지지대 또는 바디(18)와 로드(19)를 구비한다. 로드(19)는 바디(18)의 상단 페이스(top face)(21)로부터 돌출한(coming out) 콘(cone)(20)을 구비하는데, 상기 콘의 원형 베이스는 상단 직사각형 페이스(21)의 대각선들에 대한 교차점에 중심을 두고, 상기 콘의 정점(vertex)은 전파가 방사되고 픽업되는 공간으로 향해있다. 이러한 콘(20)의 베이스는 실린더(22)로 연장되고, 정점(vertex)이 콘(20)의 방향에 대한 반대 방향으로 향하는 콘(23)에서 끝난다. 콘(20), 실린더(22) 및 콘(23)으로 형성된 로드(19)는 일예로 압축 폴리스트렌(compressed polystyrene)으로 제조되고, 길이 방향의 방사 유전체 안테나를 형성한다. 즉 상기 안테나는 비교적 좁은 로드와 같은 방사 패턴을 갖는다. 이러한 로드(19)의 모양은 원통-원뿔형 안테나라는 명칭을 설명한다. 로드(19)는 도파관으로서의 기능을 하고, 최대의 방사가 상기 로드(19)의 방향을 따라 나타나도록 하는 모드로 송신한다. 변형(미도시)에 따라, 로드(19)는 내부가 비어있다. 이러한 유전체 안테나 기술은, 일예로 "기술자의 기술-전자학 개론(Techniques de l'ingenieur - Traite Electronique)[기술자의 기술 - 전자학 개론(Techniques for the Engineer - Electronic Treatise)]"이란 명칭의 책(1991년, 3판, E3 283-p.11)에 설명되어 있다.According to the embodiment shown in FIGS. 2 and 3A-3C, the device 15 has a support or body 18 and rod 19 in the form of a parallelepiped of conductive material. The rod 19 has a cone 20 protruding out from the top face 21 of the body 18, the circular base of the cone being of the top rectangular face 21. Centered at the intersection with the diagonals, the cone's vertex is directed into the space where radio waves are radiated and picked up. The base of this cone 20 extends into the cylinder 22 and ends at the cone 23 whose vertex is directed in the direction opposite to the direction of the cone 20. The rod 19 formed from the cone 20, the cylinder 22 and the cone 23 is made of, for example, compressed polystyrene and forms a longitudinal radiating dielectric antenna. That is, the antenna has a relatively narrow rod-like radiation pattern. The shape of this rod 19 describes the name cylindrical-conical antenna. The rod 19 functions as a waveguide and transmits in a mode such that maximum radiation appears along the direction of the rod 19. In accordance with a variant (not shown), the rod 19 is empty inside. Such dielectric antenna technology is, for example, a book entitled "Techniques de l'ingenieur-Traite Electronique" (Techniques for the Engineer-Electronic Treatise) (1991). , 3rd edition, E3 283-p.11).

로드(19)는, 전파 수신 방향으로의 콘(20)의 베이스 아래 부분이 실린더 형태의 셀(shell)(24)로 둘러싸여 있는데, 상기 셀의 축(D)은 로드(19)의 축과 일치한다. 일예에 있어서, 이 셀(24)은 3.66 ㎝의 외부 직경과 3.25 ㎝의 내부 직경을 갖는다. 셀(24)은 바디(18)의 단면에 수직인 방향으로 상기 바디(18) 내부로 연장하여, 상기 바디(18)의 하단 페이스(25)로부터 돌출한 부분에서 끝난다. 전도성 물질로 제조된 상기 셀(24)은 벽이 바디(18)에 접속하는 도파관을 형성한다. 상단 페이스(21)로부터 돌출한 셀(24)의 종단부는 개방되어 있는 반면, 셀(24)의 하단 페이스(25)로부터 돌출한 셀의 종단부는 금속 플레이트(26)에 의해 폐쇄되어 있다. 밑바닥(26)을 갖는 셀(24)은 공진 공동(resonant cavity)을 형성한다.The rod 19 is surrounded by a shell 24 in the form of a cylinder under the base of the cone 20 in the direction of radio wave reception, where the axis D of the cell coincides with the axis of the rod 19. do. In one example, the cell 24 has an outer diameter of 3.66 cm and an inner diameter of 3.25 cm. The cell 24 extends into the body 18 in a direction perpendicular to the cross section of the body 18, ending at the portion protruding from the bottom face 25 of the body 18. The cell 24, made of a conductive material, forms a waveguide whose walls connect to the body 18. The end of the cell 24 protruding from the upper face 21 is open, while the end of the cell protruding from the lower face 25 of the cell 24 is closed by the metal plate 26. The cell 24 with the bottom 26 forms a resonant cavity.

셀(24)은 상기 셀(24)에 일직선으로 장착된 전자파 송신 마이크로스트립 회로의 송신 회로 보드(27)를 사이에 두고 두 부분(24₁및 24₂)으로 수직 분리된다. 이후로, 셀(24)과 로드(19)에 의해 형성된 조합은 가이드(guide)로 지칭될 것이다.The cell 24 is vertically separated into two parts 24 ₁ and 24 ₂ with the transmission circuit board 27 of the electromagnetic wave transmission microstrip circuit mounted in a straight line in the cell 24 interposed therebetween. The combination formed by the cell 24 and the rod 19 will hereinafter be referred to as a guide.

기판을 형성하는 회로 보드(27)는 일예로 테플론 유리(Teflon glass)와 같은 정해진 유전체 허용 물질로 제조된다. 상기 회로 보드는 로드(19) 방향으로 향하고 있는 상단 표면(27₁)과 기판의 다른 페이스에 위치한 하단 표면(27₂)을 구비한다. 접지 평면(earth plane)을 형성하는 하단 표면(27₂)은 금속으로 제조되고, 셀(24)의 전도성 벽과 접속된다. 회로 보드(27)는 상단 표면(27₁)에 에칭된 두 개의 동일 평면 프로브(280₁및 280₂)에 의해 페딩되고, 셀(24)의 벽에 접촉하지 않고도 애퍼추어(aperture)를 통해 셀(24)의 내부로 들어간다. 직교 편파의 송신을 가능하게 하기 위해서, 두 개의 프로브(280₁및 280₂)가 서로에 대해 직각으로 배치된다. 이러한 두 프로브(280₁및 280₂)는 마이크로스트립 라인(290₁및 290₂)을 통해 공지된 기술로 플레이트(27)와 송신 회로(도면에서 미도시)에 연결된다. 본 실시예에서 회로 보드(27)에 배치된 이러한 송신 회로는 동축케이블(8)을 통해 내부 유닛(9)에 연결된 전력 증폭기와 주파수 변환기를 포함한다.The circuit board 27 forming the substrate is made of a predetermined dielectric acceptable material, for example Teflon glass. The circuit board is provided with a top surface (27 ₁₎ and the bottom surface (27 ₂₎ located on the other face of the substrate facing to the rod 19 direction. The bottom surface 27 ₂ forming the earth plane is made of metal and is connected to the conductive wall of the cell 24. Circuit board 27 is the cell through two co-planar probes (280 ₁ and 280 ₂₎ and peding by the aperture without contacting the walls of the cells 24 Sanctuary (aperture) is etched on the top surface (27 ₁₎ Enter the inside of (24). In order to enable transmission of orthogonal polarization, two probes 280 ₁ and 280 ₂ are arranged at right angles to each other. These two probes 280 ₁ and 280 _{2 are} connected via a microstrip line 290 ₁ and 290 ₂ to plate 27 and a transmission circuit (not shown in the figure) by known techniques. This transmission circuit arranged in the circuit board 27 in this embodiment comprises a power amplifier and a frequency converter connected to the internal unit 9 via a coaxial cable 8.

도 4에서 투시적으로 도시된 본 발명의 한 변형에 따라, 장치는 마이크로스트립 송신 회로의 송신 회로 보드(27) 뒤에 위치한 방사기(36)를 또한 구비하는데, 상기 반사기는 보드(27) 상의 송신 회로에 장착된 전력 증폭기(미도시)에 의해 방출된 열을 방산시키도록 설계되었다. 나머지 설명을 위해서, 본 발명의 범주 내에서 동일한 기능을 수행하는 요소들은 단지 도 2, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4들 중 하나의 도면에서 도시될 것이다.According to one variant of the invention shown perspectively in FIG. 4, the apparatus also includes a radiator 36 located behind the transmission circuit board 27 of the microstrip transmission circuit, the reflector being a transmission circuit on the board 27. It is designed to dissipate heat dissipated by a power amplifier (not shown) mounted on the. For the remainder of the description, elements that perform the same function within the scope of the present invention will only be shown in the drawings of one of FIGS. 2, 3A-3C and 4.

셀(24)을 폐쇄시키는 부분(24₂)은 공진 공동을 형성하고, 송신된 전파에 대해서 회로 보드(27)의 평면에서 개방 회로로 동작하는 1/4파장(λ_GT/4)(유도 전파의 길이)의 도파관 부분이며, 상기 λ_GT/4는 송신된 유도 전파의 파장이다.The part 24 ₂ closing the cell 24 forms a resonant cavity and operates in an open circuit in the plane of the circuit board 27 with respect to transmitted radio waves (λ _GT / 4) (induced propagation) Is the waveguide portion, and λ _GT / 4 is the wavelength of the transmitted induced radio wave.

상단 페이스(21)는, 전자파를 수신하기 위한 방사 요소(29₁, 29₂, 29₃, 29₄) 어레이와, 일예로 4 mm 내지 7 mm 사이의 두께로써 포말(foam)로 채워진 공간과, 마이크로스트립 여기 회로(31)와 결합되고 기판(320)에 에칭된 전자파를 수신하기 위한 방사 요소(30₁, 30₂, 30₃, 30₄) 어레이가 전파의 수신 방향에 연속적으로 연결된 기판(28)을 구비한다. 본 실시예에 있어서, 기판(28)의 방사 요소는 기판(28)의 하단 페이스(28₁)에 에칭되고 바디(18)의 내부 방향으로 향하며 기판(28)의 중심 주위에 균일하게 배치된 4개의 정사각형 플레이트 패치(29₁, 29₂, 29₃, 29₄)로 형성된다. 회로 보드(26)의 방사 요소는 회로 보드(16)의 기판(320)의 상단 페이스에 에칭된 4개이 정사각형 플레이트 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)로 형성되고, 각각의 패치(30₁내지 30₄)는 대응하는 패치(29₁내지 29₄)의 반대편에 각각 배치된다. 공동(24₂) 방향을 향하고 있는 기판(320)의 하단 표면(320₁)은 금속으로 제조되고, 대지 평면(earth plane)을 형성하며, 셀(24)의 전도성 벽과 접촉하는 상태에 있는 반면에, 콘(20) 방향을 향하고 있는 상단 표면은 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)와 여기 회로(31)를 구비한다.The upper face 21 comprises an array of radiating elements 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ for receiving electromagnetic waves, a space filled with foam, for example with a thickness between 4 mm and 7 mm, A substrate 28 coupled to the microstrip excitation circuit 31 and having an array of radiating elements 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ for receiving electromagnetic waves etched in the substrate 320 in series with the receiving direction of the radio waves. ). In this embodiment, the radiating elements of the substrate 28 are etched into the bottom face 28 ₁ of the substrate 28 and directed inwardly of the body 18 and evenly disposed around the center of the substrate 28. Square plate patches 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ . The radiating elements of the circuit board 26 are formed of four square plate patches 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ etched on the top face of the substrate 320 of the circuit board 16, each patch 30 ₁ to 30 ₄ are disposed opposite the corresponding patches 29 ₁ to 29 ₄ , respectively. The bottom surface 320 ₁ of the substrate 320 facing the cavity 24 ₂ is made of metal, forms an earth plane, and is in contact with the conductive wall of the cell 24. The top surface facing the cone 20 has a patch 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ and an excitation circuit 31.

도 3a는 수신 회로 보드(16)를 형성하는 여러 요소들을 나타낸다. 이 회로 보드는 원형의 애퍼추어를 구비하는데, 상기 애퍼추어의 중심은 셀(24)이 통과하고 4개의 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)가 둘레에 배치된 회로 보드(16)의 중심과 일치한다. 회로 보드(16)는 여기 회로(31)를 또한 포함하는데, 상기 여기 회로는 수직 편파(vertically polarized waves)를 전달하기 위해 설계된 라인(32)과 수평 편파(horizontally polarized waves)를 유도하기 위해 설계된 라인(33)을 포함한다.3A illustrates various elements that form the receiving circuit board 16. The circuit board has a circular aperture, the center of which is passed by the cell 24 and the circuit board 16 with four patches 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ arranged around it. Coincides with the center of the The circuit board 16 also includes an excitation circuit 31, which is designed to induce vertically polarized waves and lines designed to induce horizontally polarized waves. (33).

4개의 4분면(34₁, 34₂, 34₃, 34₄)이 정의될 수 있고, 이러한 4분면들은 회로 보드(16)의 수직 에지 및 수평 에지의 중간을 각각 통과하는 회로 보드(16)의 수평(35₁) 및 수직(35₂) 중심선에 의해 경계가 지어진다. 이러한 4분면(34₁, 34₂, 34₃, 34₄)은 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)를 각각 갖는데, 상기 각각의 패치는 수평(35₁) 및 수직(35₂) 중심선에 대해 경계를 이루는 4분면에 포함된 패치와 대칭적으로 배치된다.Four quadrants 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 ₄ can be defined, these quadrants of the circuit board 16 passing through the middle of the vertical and horizontal edges of the circuit board 16 respectively. It is bounded by horizontal 35 ₁ and vertical 35 ₂ centerlines. These quadrants 34 ₁ , 34 ₂ , 34 ₃ , 34 _{4 each} have patches 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ , each of which is horizontal (35 ₁ ) and vertical (35 _2). ) Symmetrically with respect to the patches contained in the quadrant bounding the centerline.

각각의 패치(30_1,30₂)는 상기 패치(30₁, 30₂)의 상단 에지와 수직 편파를 유도하기 위해 설계된 수직 여기 라인(L₁, L₂) 사이의 연결지점(A₁, A₂)을 각각 구비한다. 이러한 두 라인(L₁, L₂) 모두는 직각으로 휘여지며(bend) 수직 중심선(35₂) 상에 위치한 교차지점(C₁)에서 결합한다. 마찬가지로, 각각의 패치(30₃, 30₄)는 수직 편파를 유도하기 위해 설계된 수직 여기 라인(L₃, L₄)을 각각 갖는 패치(30₃, 30₄)의 하단 에지 사이에 연결지점(A₃, A₄)을 각각 갖는다. 이러한 두 라인(L₃, L₄)은 직각으로 휘여지며(bent) 수직 중심선(35₂) 상에 위치한 교차지점(C₂)에서 결합한다. 이러한 지점(C₁및 C₂)에서부터 각각 시작하는 두 수직 라인은 상기 라인을 4분면(34₂및 34₄)에 각각 에칭된 두 수평 라인으로 변형시키는 제 1 직각 휘여짐(bend)을 형성하고, 상기 두 수평 라인을 수평 중심선(35₁)으로부터 거리(ΔL)에 위치한 지점(C₃)에서 만나는 두 수직 라인으로 변형시키는 제 2 직각 휘여짐을 형성한다. 수직 편파의 여기를 위한 주요 라인은 지점(C₃)에서 시작하여 연결점(C₄)에서 끝난다.Each patch 30 _1, 30 ₂ is a connection point A ₁ , A between the top edge of the patch 30 ₁ , 30 ₂ and the vertical excitation line L ₁ , L ₂ designed to induce vertical polarization. ₂ ) are each provided. Both of these lines L ₁ , L ₂ are bent at right angles and join at the intersection C ₁ located on the vertical center line 35 ₂ . Likewise, each patch 30 ₃ , 30 ₄ has a connection point A between the bottom edges of the patches 30 ₃ , 30 ₄ , each having a vertical excitation line L ₃ , L ₄ designed to induce vertical polarization. ₃ , A ₄ ), respectively. These two lines L ₃ , L ₄ are bent at right angles and join at the intersection C ₂ located on the vertical center line 35 ₂ . Two vertical lines starting from these points C ₁ and C ₂ respectively form a first right angle bend that transforms the line into two horizontal lines etched in quadrants 34 ₂ and 34 ₄ , respectively. And form a second perpendicular warp that transforms the two horizontal lines into two vertical lines that meet at a point C ₃ located at a distance ΔL from the horizontal center line 35 ₁ . The main line for excitation of vertical polarization starts at point C ₃ and ends at connection point C ₄ .

또한, 패치(30₁, 30₃)는 두 패치(30₁, 30₃)의 각 오른쪽 에지와 수평 편파를 유도하기 위해 각각 설계된 수평 여기 라인(L₅, L₆) 사이에 연결지점(B_1,B₃)을 각각 갖는다. 마찬가지로, 패치(30₂, 30₄)는 상기 패치(30₂, 30₄)의 왼쪽 에지와 수평 편파를 유도하기 위해 설계된 수평 여기 라인(L_7,L₈) 사이에 교차 지점(B₂, B₄)을 각각 갖는다. 라인(L₅및 L₇)은 4분면(34₁)에 포함되고 중심선(35₂)으로부터 거리(ΔL)만큼 떨어진 지점(C₅)에서 만나고, 반면에 라인(L₆및 L₈)은 4분면(34₃)에 포함되고 또한 중심선(35₂)으로부터의 거리(ΔL)만큼 떨어진 지점(C₆)에서 만남으로써, 상기 지점(C₅및 C₆)은 중심선(35₁)에 대해 대칭적이다. 이러한 지점(C₅및 C₆)으로부터 시작하는 두 라인은 중심선(35₁) 상에 위치한 지점(C₇)에서 만나고, 수평 편파를 유도하기 위해 설계된 주 여기 라인은 이 지점(C₇)에서부터 시작하여 연결 지점(C₈)에서 끝난다.In addition, the patches 30 ₁ , 30 ₃ are connected to each right edge of the two patches 30 ₁ , 30 ₃ and the connection point B ₁ between the horizontal excitation lines L ₅ and L ₆ , respectively designed to induce horizontal polarization. _, B ₃ ) each. Similarly, patches 30 ₂ , 30 ₄ are intersecting points B ₂ , B between the left edge of the patches 30 ₂ , 30 ₄ and the horizontal excitation lines L _7, L ₈ designed to induce horizontal polarization. ₄ ) each. Lines L ₅ and L ₇ are included in quadrant 34 ₁ and meet at a point C ₅ away from centerline 35 ₂ by a distance ΔL, while lines L ₆ and L ₈ are 4 By meeting at a point C ₆ contained in the quadrant 34 ₃ and separated by a distance ΔL from the center line 35 ₂ , the points C ₅ and C ₆ are symmetrical about the center line 35 ₁ . to be. Two lines starting from these points C ₅ and C ₆ meet at a point C ₇ located on the center line 35 ₁ and the main excitation line designed to induce horizontal polarization starts from this point C ₇ . Ends at connection point (C ₈ ).

수평 및 수직 편파를 유도하기 위해 설계된 여기 라인 내에 존재하는 다수의 휘어짐이 꼭 직각일 필요는 없다는 것을 언급할 가치가 있다.It is worth mentioning that the multiple bends present in the excitation line designed to induce horizontal and vertical polarizations do not necessarily have to be perpendicular.

본 실시예에서, 상단 페이스(21)는 10 cm의 측면 길이를 갖는 정사각형이고, 바디는 거의 8 cm의 높이를 갖는다. 셀(24)은 3.25 cm의 내부 직경과 3.66 cm의 외부 직경을 갖는다.In this embodiment, the top face 21 is square with a side length of 10 cm and the body has a height of almost 8 cm. Cell 24 has an inner diameter of 3.25 cm and an outer diameter of 3.66 cm.

패치(29₁, 29₂, 29₃, 29₄, 30₁, 30₂, 30₃, 30₄)는 거의 λ_GR/2인 한 측면을 각각 갖는데, λ_GR는 수신된 유도 전파의 파장이다. 또한, 세라믹으로 채워진 테플론(Teflon)에 기초한 기판을 사용하는 것이 가능하다.The patches 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ , 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ each have one side that is approximately λ _GR / 2, where λ _GR is the wavelength of the received induced propagation. It is also possible to use a substrate based on Teflon filled with ceramic.

도 3b는 보조 회로 보드(17)의 여러 소자들을 도시한다. 이 회로 보드는 4 개의 패치(29₁, 29₂, 29₃, 29₄)와 셀(24)이 통과하는 회로 보드(17)의 중심에 중심을 둔 원형 애퍼추어를 갖는다.3b shows various elements of the auxiliary circuit board 17. The circuit board has four patches 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ and a circular aperture centered in the center of the circuit board 17 through which the cell 24 passes.

도 3c는 도 2의 영역(D)에 대한 확대도를 도시하는 것으로, 두 회로 보드(16 및 17)의 여러 소자의 상세한 묘사를 나타낸다. 본 실시예에서, 포말(foam)의 두께(Δ)는 수신된 전파의 파장(λ_GR)의 대략 0.06 내지 0.08 배, 즉 4 mm 내지 7 mm일 수 있다.FIG. 3C shows an enlarged view of the area D of FIG. 2, showing a detailed depiction of the various elements of the two circuit boards 16 and 17. In this embodiment, the thickness Δ of the foam may be approximately 0.06 to 0.08 times the wavelength λ _GR of the received radio wave, that is, 4 mm to 7 mm.

도 4에서, 본 실시예에 따른 장치는 하나 이상의 저-잡음 증폭기를 포함하는 수신 회로(미도시)와 주파수 변환기가 장착된 중간 회로 보드(37)를 구비한다. 동축케이블{명확성을 위해서 단지 하나의 동축케이블(38)이 도시되어 있음}은 수신된 신호를 처리하기 위해서 연결지점(C₄및 C₈)을 회로 보드(37)의 수신 회로에 연결한다. 수신 회로의 출력단은 바디(18)에 형성된 애퍼추어(39)를 통해서 동축케이블(8)에 연결된다.In Fig. 4, the apparatus according to the present embodiment has an intermediate circuit board 37 equipped with a receiving circuit (not shown) including one or more low-noise amplifiers and a frequency converter. Coaxial cable (only one coaxial cable 38 is shown for clarity) connects connection points C ₄ and C ₈ to the receiving circuit of circuit board 37 to process the received signal. The output end of the receiving circuit is connected to the coaxial cable 8 via an aperture 39 formed in the body 18.

변형(미도시)에 따라, 단일 발진기가, 송신될 신호를 더 높은 주파수로 변환하고 수신될 신호를 더 낮은 주파수로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 더욱 일반적으로는, 수 개의 동일한 소자들이 수신 및 송신된 신호를 변환하기 위해 사용될 수 있다. 회로 보드(37)는 이러한 상이한 소자들에 대한 지지대로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 프레임워크 내에서, 하나 이상의 동축케이블이 회로 보드(37)와 송신 회로 보드(27) 사이에 장착된다.According to a variant (not shown), a single oscillator can be used to convert the signal to be transmitted to a higher frequency and to convert the signal to be received to a lower frequency. More generally, several identical elements can be used to convert the received and transmitted signals. The circuit board 37 can serve as a support for these different elements. Within this framework, one or more coaxial cables are mounted between the circuit board 37 and the transmitting circuit board 27.

도 5는 도 2의 실시예에 대한 중요한 변형을 나타낸다. 고-주파수 대역에 있는 전파가 원형적으로 편파되었을 때(오른쪽 또는 왼쪽), 로드(19)는 유리하게 동축 라인(42)으로 대체되고, 상기 동축 라인의 한 종단은 송신 회로에 연결되며, 다른 종단은 일련의 선회(turns)(41)로 이루어진 나선(helix)(40)에 연결되는데, 이러한 나선형 안테나는 축 모드(axial mode)로 동작한다. 그 때에 나선의 원형 단면은 파장의 1/3으로 감소된다. 도 5에 도시된 것처럼, 셀(24)의 직경은 동축 라인과 나선 사이의 링크에서 불연속점을 갖는다. 이러한 나선형 장치의 동작은 "기술자의 기술(Les techniques de l'ingenieur)"(1991년, 12월 13일, E3283, 버전 3)과, 리차드 C. 존슨(Richard C. Johnson)과 헨리 자시크(Henry Jasik)에 의한 "안테나 기술 핸드북(Antenna Engineering Handbook)"이란 책의 제 2판 13장에 있는 "나선형 안테나"에 기술되어 있다.5 shows an important variant of the embodiment of FIG. 2. When the radio waves in the high-frequency band are circularly polarized (right or left), the rod 19 is advantageously replaced by a coaxial line 42, one end of which is connected to the transmitting circuit and the other The termination is connected to a helix 40 consisting of a series of turns 41, which spiral antenna operates in axial mode. The circular cross section of the spiral is then reduced to one third of the wavelength. As shown in FIG. 5, the diameter of the cell 24 has a discontinuity in the link between the coaxial line and the helix. The operation of these spiral devices is known as "Les techniques de l'ingenieur" (E3283, version 3, 1991, December 13), and Richard C. Johnson and Henry Jacques ( The "Antenna Engineering Handbook" by Henry Jasik is described in "Spiral Antennas" in Chapter 13 of the second edition of the book.

본 발명에 다른 장치는 다음과 같이 동작한다:Other devices of the present invention operate as follows:

반사기(5)에 도달한 전자파는 방사되어, 회로 보드(17) 어레이의 기하학적인 중심 가까이에 위치한 반사기 초점에 집속된다. 회로 보드(16) 어레이는 중심 공진 주파수(F₀)에서 동작하는 반면, 회로 보드(17) 어레이는 상기 주파수(F₀)에 대해 약간 오프셋된 공진 주파수(F₀')에서 동작함으로써, 두 회로 보드(16 및 17)의 조합은 확장된 대역폭을 갖는 단일 어레이로서 동작한다.Electromagnetic waves arriving at the reflector 5 are radiated and focused at a reflector focus located near the geometric center of the array of circuit boards 17. A circuit board (16) array by operating the center resonance frequency (F ₀₎ On the other hand, the circuit board (17) array is the frequency (F _0), slightly offset with respect to the resonance frequency (F ₀ ') operating in the two circuit The combination of boards 16 and 17 operates as a single array with expanded bandwidth.

게다가, 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)는 모두 두 마이크로스트립 전력 분배기를 통해 동위상과 동일한 진폭이 페딩되고(fed), 상기 패치 피드(patch feed)는 전계가 유도 전파의 전달 방향으로 추가되도록 하기 위해 동위상에 존재하여야 한다. 이것은 두 개의 수평 편파 사이의 위상 이동(d)이 일예로 d=βΔL, 또는 β=2π/λ_g로 주어지기 때문인데, λ_g는 유도 전파의 파장과 같다.In addition, the patches 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ are all fed the same amplitude as in-phase through both microstrip power dividers, and the patch feed causes the electric field to It must be in phase to be added in the direction of delivery. This is because the phase shift d between two horizontal polarizations is given as, for example, d = βΔL, or β = 2π / λ _g , where λ _g is equal to the wavelength of induced propagation.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, B₁, B₂및 B₃, B₄는 패치의 반대편을 통해 각각 여기된다. 따라서, 패치(30₁)는 오른쪽 측면에 의해 여기되어, 시간(t)에 오른쪽에서 왼쪽으로 향하는 전계(E)를 발생시키는 반면, 동시적으로, 패치(30₂)는 왼쪽 측면에서 여기되어, 시간(t)에 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 전계(E)를 생성함으로써, 결국 π만큼 위상이 벗어난 전계를 발생시킨다. ΔL=λ_g/2의 패치 오차를 삽입함으로써, 추가적인 위상 오차(d)가 생성되고, 그럼으로써 전계 사이의 위상 오차를 상쇄시킨다. 이러한 구성은 교차 편파(cross polarization)의 문제점을 제거하기 때문에 편파의 질을 향상시킨다. 게다가, 나란히 있는 패치 사이에 존재하는 대칭으로 인해, 전파의 반사가 상쇄된다.In a preferred embodiment of the invention, B ₁ , B ₂ and B ₃ , B ₄ are each excited through opposite sides of the patch. Thus, patch 30 ₁ is excited by the right side to generate an electric field E from right to left at time t, while simultaneously, patch 30 ₂ is excited on the left side, By generating the electric field E from left to right at time t, an electric field is out of phase by π. Additional phase error d by inserting a patch error of ΔL = λ _g / 2 Is generated, thereby canceling the phase error between the electric fields. This configuration improves the quality of polarization because it eliminates the problem of cross polarization. In addition, due to the symmetry present between the patches side by side, the reflection of the radio waves is canceled out.

물론, 패치(30₁, 30₂, 30₃, 30₄)는 동일한 측면으로부터 여기되고, 패치 오차가 λ_g와 동일하게 됨으로써, 위상 오차는 또한 2π가 된다.Of course, the patches 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ are excited from the same side, and the patch error is equal to λ _g , whereby the phase error is also 2π.

라인(32 및 33)을 통해 수신되고 전달된 전파는 케이블(38)을 통해 회로 보드(37)의 수신 회로에 전달되는데, 일예로 상기 수신된 신호를 중간 주파수로 변환한 후에 케이블(8)을 통해 내부 유닛(9)으로 이러한 신호들을 송신한다.Radio waves received and transmitted through lines 32 and 33 are transmitted via a cable 38 to a receiving circuit of the circuit board 37, for example after converting the received signal to an intermediate frequency, These signals are transmitted to the internal unit 9 via.

동시적으로, 유닛(9)으로부터 온 신호는 일예로 회로 보드(27)에 장착된 주파수 변환 회로를 통과하고, 로드(19)의 축(D)을 따라 최대 전력을 송신하는 로드(19)에 송신될 전파를 프로브(280₁, 280₂)에 전달한다.Simultaneously, the signal from the unit 9 passes through a frequency conversion circuit mounted on the circuit board 27, for example, to a rod 19 that transmits maximum power along the axis D of the rod 19. The radio waves to be transmitted are delivered to the probes 280 ₁ , 280 ₂ .

유전체 송신용 안테나의 형태에 따라, 상기 유전체 송신용 안테나는 최소한의 가능한 공간을 차지하고, 수신에 있어서도 교란되지 않는다. 게다가, 전파의 수신 방향에 있어 제 1 회로 보드(16)의 가이드(19, 24) 업스트림을 원통-원뿔형으로 하는 것은 상기 방사 요소(30₁, 30₂, 30₃, 30₄) 어레이의 방사 형태가 교란되지 않는다는 것을 의미한다.Depending on the shape of the dielectric transmitting antenna, the dielectric transmitting antenna occupies the minimum possible space and is not disturbed even in reception. In addition, the cylindrical-conical upstream of the guides 19, 24 of the first circuit board 16 in the direction of reception of radio waves is the radiation form of the array of radiating elements 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ . Means that is not disturbed.

따라서, 본 발명에 따른 장치는, 단일 장치가 수신 채널 및 송신 채널과 같이 동시적으로 그리고 완전하게 분리된 방식으로 동작할 수 있다는 것을 의미한다.Thus, the device according to the invention means that a single device can operate in a simultaneous and completely separate manner such as a receive channel and a transmit channel.

가이드(19, 24) 및 방사 요소(30₁, 30₂, 30₃, 30₄) 어레이는 그것들 각각의 위상 중심이 상기 장치의 위상 중심을 형성하는 단일 지점에 거의 일치하도록 장착됨으로써, 상기 장치는 수신 및 송신에 있어서 정해진 방향으로 향하고 있는 프라이머리 소스(primary source)로서 동작하도록 하고, 이러한 프라이머리 소스(primary source)는 파라볼릭이나 전자석 렌즈와 같은 본 발명에 따른 수신/송신 시스템의 집속 수단의 초점에 위치하게 된다.The guides 19, 24 and the array of radiating elements 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ are mounted such that their respective phase centers nearly coincide with a single point forming the phase center of the device, so that the device It acts as a primary source directed in a predetermined direction in the reception and transmission, which primary source can be used for the focusing means of the reception / transmission system according to the invention such as parabolic or electromagnet lenses. It will be in focus.

본 발명의 한 변형(미도시)에 따라, 하나 이상의 위상 중심이 수신 방향이 아닌 다른 방향으로 송신하기 위해 집속되지 않을 수 있다.According to one variation of the invention (not shown), one or more phase centers may not be focused for transmission in a direction other than the receiving direction.

또한 본 발명에 따른 장치는 원형 궤도, 특히 낮은 궤도(낮은 지구 궤도, 즉 LEO) 또는 중간 궤도(중간 지구 궤도 즉, MEO)에 있는 위성 그룹에 구현될 수 있다.The device according to the invention can also be implemented in a group of satellites in a circular orbit, in particular in a low orbit (low earth orbit, ie LEO) or in an intermediate orbit (medium earth orbit, ie MEO).

이전에 강조된 것처럼, 본 발명에 따른 장치는 상기 장치의 복잡도를 최소화하기 위해서, 3 또는 그 보다 적은 수의 송신 대역 중심 주파수와 수신 대역 중심 주파수 사이의 각 비율이 4개의 작은 수 만큼에 패치를 통해 획득될 수 있도록 한다.As previously emphasized, the device according to the present invention uses a patch to reduce the complexity of the device by patching each ratio between three or less transmit band center frequencies and receive band center frequencies by as little as four smaller numbers. To be acquired.

대조적으로, 본 출원의 서문에서 인용된 종래 기술 장치는, 임의로 4개의 방사 요소가 고려될 경우, 수신 및 송신을 위한 각각의 주파수 대역(Fb 및 Fh)에서의 수신 및 송신이 충분히 가깝게(close) 되지 않도록 한다. 그래서, 만약 d1이 위상 중심에 대해 대칭적으로 서로 마주하고 있는 두 방사 요소 사이의 거리이고, d2는 호온의 직경일 경우, Lb와 Lh는 주파수(Fb 및 Fh)에 각각 대응하는 파장이며, 두 주파수에서 등가의 조도(illumination)를 획득하기 위해서, 일반적으로 다음과 같은 값을 필요로 한다:In contrast, the prior art apparatus cited in the preamble of the present application, when arbitrarily four radiating elements are considered, reception and transmission in each frequency band (Fb and Fh) for reception and transmission are sufficiently close. Do not So, if d1 is the distance between two radiating elements facing each other symmetrically with respect to the phase center, d2 is the diameter of the horn, Lb and Lh are the wavelengths corresponding to the frequencies Fb and Fh respectively, In order to obtain an equivalent illumination at frequency, we usually need the following values:

d1=0.8×Lb {참조. " 가장 양호한 초점이 페딩되는 반사기 안테나를 위한 마이크로스트립 피드(Microstrip feeds for prime focus fed reflector antennas)" (IEEE 회보, Vol.134, PT.H, No.2, 1987년 4월, p.190)},d1 = 0.8 × Lb {See. "Microstrip feeds for prime focus fed reflector antennas" (IEEE Bulletin, Vol. 134, PT.H, No. 2, April 1987, p.190) },

d2=1.5×Lh{참조. "안테나 기술 책(Antenna Engineering Book)" (제 2판, 리차드 C. 존슨, 맥그로-힐 도서 회사, 15장)}.d2 = 1.5 × Lh {see. "Antenna Engineering Book" (2nd edition, Richard C. Johnson, McGraw-Hill Book Company, chapter 15)}.

또한, 물리적인 크기 때문에, 일반적으로 D=0.6×d를 필요로 하는데, 이것은 Fh/Fb=Lb/Lh=1.5/0.48=3.125를 의미한다.Also, because of its physical size, it generally requires D = 0.6 × d, which means Fh / Fb = Lb / Lh = 1.5 / 0.48 = 3.125.

물론, 본 발명은 기술된 실시예로 제한되지 않는다. 선택된 가이드는, 만약 하나의 편파(one polarization)가 다른 편파에 대해서 호환적이라면, 직사각형일 수 있다. 또한, 패치(29₁, 29₂, 29₃, 29₄, 30₁, 30₂, 30₃, 30₄)는 원형이거나 직사각형일 수 있다. 또한, 방사 요소의 다른 형태와 상기 요소의 다른 구성을 가정하는 것이 가능함으로써 4개의 플레이트 패치(29₁, 29₂, 29₃, 29₄)가 전파의 방사되는 공간 방향으로 향하고 있는 회로 보드(17)의 상단 페이스(28₂)에서 에칭되는 것이 가능하다.Of course, the invention is not limited to the described embodiments. The selected guide may be rectangular if one polarization is compatible for the other polarization. In addition, the patches 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ , 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ may be round or rectangular. It is also possible to assume different shapes of radiating elements and different configurations of the elements so that the four plate patches 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ are directed in the direction of the space in which the radio waves radiate. It is possible to be etched at the top face 28 _{2 of} ).

마찬가지로, 경로 오차(ΔL)는 "0"으로 될 수 있다. 비록 회로 보드(16)의 마이크로스트립 라인 구조에 대해 하나의 구성만이 기술되고 있지만, 다른 구성이 고려될 수 있다는 것이 명확하다.Similarly, the path error ΔL may be "0". Although only one configuration is described for the microstrip line structure of the circuit board 16, it is clear that other configurations can be considered.

본 발명에 따른 장치의 수신 및 송신 회로가 수신 회로와 송신 회로를 지지하는 이중 기능을 갖는 동일한 회로 보드 상에 또한 배치될 수 있다는 것이 강조되어야 한다. 이러한 경우에, 상기 회로는 수신 회로와 송신 회로 사이의 임의의 전자기적인 연결을 회피하기 위해서 이러한 방식으로 배치될 수 있다. 또한, 수신 회로의 여기 라인과 송신 회로의 여기 라인 사이의 접합은 일예로 브릿지(bridge)를 통해 제공될 것이다.It should be emphasized that the receiving and transmitting circuits of the device according to the invention can also be arranged on the same circuit board with the dual function of supporting the receiving circuit and the transmitting circuit. In such a case, the circuit can be arranged in this way to avoid any electromagnetic connection between the receiving circuit and the transmitting circuit. Also, the junction between the excitation line of the receiving circuit and the excitation line of the transmitting circuit will be provided via a bridge as an example.

Claims

A device for receiving / transmitting electromagnetic waves comprising a body 18, the device comprising:

A first array of n radiating elements having a microstrip structure (30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ ) for receiving electromagnetic waves in a first frequency band A receiving circuit board 16 coupled to the body 18,

Electromagnetic waves having longitudinal radiation defining a radiation axis for transmitting electromagnetic waves in a second frequency band and comprising excitation means 24 for exciting the longitudinal radiation means 19, 20, 22, 23. Including combinations with transmission means 19, 20, 22, 23, 24,

The transmitting means has a substantially constant cross section in the body 18 and the receiving in a circular aperture in which the radiating elements 30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ are symmetrically arranged around it. Perpendicular to the circuit board 16,

And said receiving and transmitting means are mounted in such a way that each phase center of said means is located substantially in the so-called focusing area.

The apparatus of claim 1, wherein the focusing region is reduced to a point forming the phase center of the apparatus.

3. Electromagnetic waves according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation means comprises a dielectric rod (19) having the longitudinal radiation whose axis coincides with the transmission radiation axis. Device for receiving / transmitting.

4. Device according to claim 3, characterized in that the excitation means comprises a waveguide (24).

Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the radiating means comprises a helical device having a series of turns (41).

6. Device according to claim 5, characterized in that the excitation means comprises a coaxial line (42).

7. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein n is four.

5. Device according to one of the claims 3 and 4, characterized in that the dielectric rod has a cylindrical shape with a conical end.

9. Electromagnetic waves according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation means is connected to a microstrip transmission circuit board (27) mounted linearly to the excitation means in the body for transmitting electromagnetic waves. Device for receiving / transmitting.

The device according to one of claims 1 to 5 or 8, wherein the device is arranged on a transmission circuit board 27 to transmit orthogonally polarized waves at right angles to each other. And a pair of probes (280 ₁ , 280 ₂ ) capable of receiving / transmitting electromagnetic waves.

Device according to one of the claims 9 to 10, characterized in that the microstrip transmission circuit board (27) comprises a frequency conversion circuit.

Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the microstrip receiving circuit board (16) comprises a frequency converting circuit.

13. The device according to claim 12, wherein the apparatus comprises an intermediate circuit board (37) having at least frequency conversion circuitry coupled to at least the receiving circuit board (16) and / or the transmitting circuit board (27). Apparatus for receiving / transmitting electromagnetic waves, characterized in that.

14. A secondary circuit board (17) according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary circuit board (17) is coupled in a parallel manner with the receiving circuit board (16) and the plurality of respective radiating elements (30 ₁ , 30 ₂ ) of the first array. , 30 ₃ , 30 ₄ ) comprising a plurality of radiating elements 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ opposite the resonant frequency F ₀ ′ close to the resonant frequency F ₀ of the first array. 2) an array of radiating element arrays 29 ₁ , 29 ₂ , 29 ₃ , 29 ₄ opposite each other (30 ₁ , 30 ₂ , 30 ₃ , 30 ₄ ) An apparatus for receiving / transmitting electromagnetic waves, characterized in that the same as a single array having a bandwidth.

5. The waveguides (19, 24) according to claim 4, wherein the waveguides (19, 24) have a quarter wavelength (λ _GT / 4) cavity (24 ₂ ) of the same length as one quarter of the wavelength (λ _GT ) of the transmitted induced wave. Apparatus for receiving / transmitting electromagnetic waves, characterized in that closed by.

An electromagnetic wave reception / transmission system having means for focusing radio waves,

The system according to one of the preceding claims, characterized in that it is compatible with the device according to one of the preceding claims, comprising means for converging radio waves.

17. The focusing device according to claim 16, wherein said focusing means comprises a reflector (5), said reflector being preferably parabolic, said device having said focusing area substantially coincident with the focus of said reflector. Way, and thus the device (15) acts as a primary source of the system.

17. The apparatus of claim 16, wherein said focusing means comprises an electromagnetic lens, said apparatus being mounted in such a way that said focusing region is substantially coincident with the focal point of said electromagnetic lens. And a means for converging radio waves, characterized in that it acts as a primary source of the system.